混凝土配合比设计方法

混凝土配合比设计方法

一、设计出的混凝土配合比应满足的基本要求是：

(1)满足施工对混凝土拌和物的和易性要求；

(2)满足结构设计和质量规范对混凝土的强度等级要求；

(3)满足工程所处环境对混凝土的抗渗性、抗冻性及其他耐久性要求；

(4)在满足上述要求的前提下，尽量节省水泥，以满足经济性要求。

二、混凝土配合比设计的三个参数

组成混凝土的四种材料，即水泥、水、砂、石子。

混凝土的四种组成材料可由三个参数来控制。

1．水灰比水与水泥的比例称为水灰比。前面已讲，水灰比是影响混凝土和易性、强度和耐久性的主要因素，水灰比的大小是根据强度和耐久性确定，在满足强度和耐久性要求的前提下，选用较大水灰比，这有利于节约水泥。

2．砂率砂子占砂石总量的百分率称为砂率。砂率对混合料和易性影响较大，如选择不恰当，对混凝土强度和耐久性都有影响。应采用合理砂率。在保证和易性要求的条件下，取较小值，同样有利于节约水泥。

3．用水量用水量是指1m3混凝土拌合物中水的用量(kg／m3)。在水灰比确定后，混凝土中单位用水量也表示水泥浆与集料之间的比例关系。为节约水泥，单位用水量在满足流动性条件下，取较小值。

三、混凝土配合比设计的步骤

(一)设计的基本资料

1、混凝土的强度等级、施工管理水平，

2、对混凝土耐久性的要求，

3、原材料的品种及其物理力学性质

4、混凝土的部位、结构构造情况、施工条件等

(二)初步配合比的计算

1．确定混凝土的配制强度

fcu.o=fcu.k+1.645σ

（规范规定的强度保证率P≥95%）

2．选择水灰比

(1)根据强度要求计算水灰比

根据混凝土的配制强度及水泥的实际强度，用经验公式计算水灰比：

式中A，B——回归系数，可通过试验测定，无试验资料时，

碎石混凝土A=0．48，B=0．52；

卵石混凝土A=0．50，B=0．61：

fce——水泥的实际强度，MPa；

无水泥实际强度数据时，可按fce=γc·fce.k确定；

fce.k——水泥强度等级的强度标准值；

γc——水泥强度等级强度标准值的富裕系数，该值应按实际统计资料确定。

(2)查表4—7确定满足耐久性要求的混凝土的最大水灰比。

(3)选择以上两个水灰比中的小值作为初步水灰比。

3．选择单位用水量

(1)干硬性和塑性混凝土①当水灰比在0．4～0．8范围时，用水量根据粗骨料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌和物稠度，参照表4—19选择。表中所列之单位用水量，砂石均以干燥状态(细骨料含水率小于0．5％，粗骨料含水率小于0．2％)为准。②水灰比小于0．4或大于0．8的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土用水量应通过试验确定。

(2)流动性(坍落度为100～150mm)、大流动性(坍落度大于160mm)混凝土

①以表4—19中坍落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增大20mm用水

量增加5kg，计算出未掺外加剂时的混凝土用水量。

②掺外加剂时混凝土用水量可按下式计算

式中

mwa——掺外加剂时每立方米混凝土的用水量，kg；

mw0——未掺外加剂时每立方米混凝土的用水量，kg；

β——外加剂的减水率，％，经试验确定。

注：①本表用水量系采用中砂时的平均值，采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加5～10kg，采用粗砂时，可减少5～10kg；

4．计算水泥用量

根据已经确定的水灰比mw/mc，以及水的用量，可以求出1m3中水泥的用量。

每立方米混凝土的水泥用量，可按下式计算：

mc=mwo/w/c

同时，满足P52面表4-7中最大水灰比和最小水泥用量的要求。

5．选择砂率(βs)

为保证混凝土有良好的和易性，希望选择的砂率为最优砂率，但影响最优砂率的因素较多，无法用计算方法得到。根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ／T55—96)，砂率可根据F述方法进行。

(1)坍落度为10～60mm的混凝土砂率，可根据粗骨料品种、粒径及水灰比按查表选取。

注：①本表数值系中砂的选用砂翠，对细砂或租砂，可相应地减小或增大砂率；②只用一个单粒级粗骨科配制混凝土时，砂率应适当增大；③对薄壁构件砂率取偏大值；④本表中的砂率系指砂与骨料总量的质量比。

(2)坍落度等于或大于100mm的混凝土砂率，应在表4—20的基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1％的幅度予以调整。

(3)坍落度大于60mm或小于10mm的混凝土及掺用外加剂和掺合料的混凝土，其砂率应经试验确定。

6．计算砂石用量(mso、mgo)、砂石用量的计算用质量法。

质量法的补充条件为：每立方米混凝土中各种材料用量之和等于1m3。混凝土的质量，即：

mc0+mf0+ms0+mg0+mW0=mcp

mso/(mso+mgo)×100%=βs

式中

mc0——每立方米混凝土的水泥用量，kg；

ms0——每立方米混凝土的砂用量，kg；

mg0——每立方米混凝土的石子用量，kg；

mw0——每立方米混凝土的用水量，kg；

mcp——每立方米混凝土拌和物的质量，kg，可先假定为2400～2450kg；βs——砂率，％。

将上两式联立，即可求得每立方米混凝土的砂、石用量。